如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.ab、

◎ 题目

如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.ab、cd为水平金属棒且与导轨接触良好,它们的质量均为0.5kg、电阻均为2Ω.ab棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态,现让cd棒从静止开始下滑,直至与ab相连的细绳刚好被拉断,在此过程中电阻R上产生的热量为0.5J,已知细线能承受的最大拉力为5N.求细绳被拉断时:(g=10m/s2,sin37°=0.6)
(1)ab棒中的电流大小;
(2)cd棒的速度大小;
(3)cd棒下滑的距离.
魔方格

◎ 答案

(1)细绳被拉断瞬时,对ab棒受力分析得,Fm cos37°=mgsin37°+BIabL      
代入数据解得,Iab=1A               
(2)分析电路可知,Iab=IR,Icd=Iab+IR=2A          
根据闭合欧姆定可得,BLv=Icd(Rcd+
RabR
Rab+R
)

联立可得,v=6 m/s
(3)金属棒cd从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中,由焦耳定律得,Qab=
U2
Rab
t=I2Rabt
QR=
U2
R
t=I2Rt

代入数据解得,Qab=QR=0.5J,Qcd=(2I)2Rcdt=4I2Rabt=2J      
由能量守恒得,mgssin37°=
1
2
mv2+Qab+Qcd+QR

解得s=4m

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.ab、…”主要考查了你对  【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【共点力的平衡】,【焦耳定律,电热】,【闭合电路欧姆定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【能量守恒定律、第一类永动机】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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